Vodík je slibným zeleným palivem, které se snaží prorazit v automobilové i lodní dopravě nebo v letech na kratší vzdálenosti. Jeho klíčovou výhodou je, že obsahuje podstatně více energie na objem a hmotnost než lithiové baterie, s nimiž se střetává jako s konkurencí.
Výhodou je i velký dosah strojů poháněných vodíkem, stejně jako rychlé doplnění paliva. Vodík je také univerzální v tom smyslu, že může být spálen jako třeba benzín, ale také ho lze použít do palivových článků, kde generuje využitelnou elektřinu.
Na druhou stranu, vodík je notoricky známý problematickým skladováním. Když se skladuje jako plyn v zásobnících, je nutné ho natlakovat na zhruba 700 atmosfér. Lze ho uskladnit i jako kapalinu, pak ale musí být v kryogenním zařízení při teplotě pouhých 20 stupňů nad absolutní nulou. Další možností je podchlazený vodík, ten ale zabere značné množství prostoru a jeho obsluha je rovněž energeticky náročná.
Jihokorejský výzkumný tým, který vedl Hyunchul Oh z Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), vyvinul inovativní materiál, v němž je možné uskladnit vodík při hustotě, která je dvojnásobná ve srovnání s klasickým kapalným vodíkem. Podle Oha dosáhli průlomu v uskladňování vodíku a nabízejí reálnou alternativu k dnes používaným technologiím.
Badatelé syntetizovali materiál s nanopóry, který tvoří borohydrid hořčíku (Mg(BH4)2). V této struktuře vytvářejí atomy vodíku vnitřní povrch nanopórů, do nichž mohou proniknout atomy vodíku a také dusíku. Příjem vodíku je ale asi třikrát vyšší. Materiál dokáže pojmout do nanopóru celkem 5 molekul vodíku, což vede k vysoké hustotě uskladněného vodíku.
Experimenty ukázaly, že materiál s nanopóry pojme celkem 144 gramů vodíku na litr materiálu. V případě kapalného vodíku je to 70,8 gramů na litr a pevný vodík představuje 86 gramů na litr. Nový materiál se asi neprosadí v pohonu letadel, protože kryogenní zařízení s kapalným vodíkem je lehčí. Naopak velmi slibný je pro automobily a lodě, u nichž tolik nezáleží na hmotnosti, ale významný je objem. Asi nejlépe by se materiál s nanopóry mohl prosadit ve statických aplikacích s vodíkem, které fungují jako baterie.
Literatura
Průlomová technologie těží vodík z ropných polí a ropných písků
Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2019)
Pozoruhodné nanobonbony by mohly uskladňovat vodík
Autor: Stanislav Mihulka (29.12.2021)
Geologická vodíková baterie uchovává energii v uhelné sloji
Autor: Stanislav Mihulka (27.05.2023)
Japonští vědci objevili nový postup pro snadné a bezpečné skladování vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (14.07.2023)
Vodíkové palivové články vylepšují výrobu léků
Autor: Stanislav Mihulka (26.08.2023)
Diskuze:
Praktická využitelnost
F M,2024-02-27 12:50:28
Ten druhý odkaz pod článkem vede na podrobný článek. Je tam hodně chemičtiny, takže tomu úplně nerozumím. Řeší se zde spíše způsob uložení v mřížce než "inženýrské" využití. Co jsem z toho pobral:
Jak tu již někdo psal ukládání probíhá i za nízkého tlaku řádově při desítkách K . Při vyšších teplotách se vodík zřejmě uvolňuje a otázka zní jaké tam budou tlaky. Cituji, překlad Googlem, zdá se mi to pochopitelné, tak to nebudu to učesávat:
"Rádi bychom se dozvěděli více o tom, jak se uvolňuje, za jakých teplot a tlaků funguje a jaká může být energetická ztráta zpáteční cesty při skladování vodíku tímto způsobem"
Výzkum se týkal "jen prášku" jak by byla řešena distribuce do a z materiálu? Spolu s potřebou izolace / topení = větší potřebný objem, si nejsem příliš jistý jak by to proti baterii vyšlo.
Už vůbec radši ani neznát celkovou energetickou efektivitu tohoto + výroby vodíku samozřejmě.
Pro legraci (tedy alespoň dokud jde jen o hypotetický případ), jak to bude hořet? Mimo téma. Připomenu, že relativně nedávno proběhl požár elektromobilu v Praze doporučuji alespoň proletět https://www.seznamzpravy.cz/clanek/domaci-zivot-v-cesku-vodnim-paprskem-rozrezavali-baterii-pozar-elektroauta-je-pro-hasice-strasak-243538 . Jak by vypadal požár velkého úložiště ať už tohoto či lithiového? Máme se těšit na lithiové deště? Pokud ano jak moc budou nebezpečné, spálí hektary, km2, nebo okres?
laicky nazor
Zdeno Janeček,2024-02-25 08:51:23
ked smichate vodu a alkohol, taky je vysledneho produktu mene.
No neviem
Macko Pu1,2024-02-25 08:19:32
Ak v tuhom vodiku je nejaka mriezka, a do rovnakeho objemu este pridam dalsie atomy, ako sa toho vodiku moze zmestit viac? To vyzera ako kuzlo, pokym si atom predstavim ako nestlacitelnu gulicku. Dochadza tam k zmene orbitov elektronov a teda gulicka je mensia?
Re: No neviem
Florian Stanislav,2024-02-25 16:04:31
Vazba H-H Vazebná délka 74 pm .
the axial Mg−H bond distances are 1.935973(6) Å ( 194 pm). Vazba je ale iontový hydrid.
B-H distance bond (1.18 Å) (118 pm).
Takže to nevypadá ani na to, že v hydridech jsou délky vazeb s vodíkem kratší, než ve vodíku.
Prostě vazba H-H se zdá nejkratší vazba vůbec.
Re: Re: No neviem
Macko Pu1,2024-02-25 16:54:30
Ok tak ako sa tam toho vodika zmesti viac ako do krystalu?
Re: Re: Re: No neviem
Florian Stanislav,2024-02-25 20:00:18
Nevím. Ale myslím si, že není možné publikovat článek, který se sám degraduje tím, že to možné není. Problém bych viděl spíš v tom, že je to lapání vodíku kryogenní
Velikost atomu H je 53 pm. Vazebná délka ( jader) H2 je 74 pm. Tedy celkem 74+53 = 127 pm je délka molekuly H2, která se v podstatě nevejde do mezer mřížky B-H ( 118 pm). Atom vodíku by se do mezer vešel mnohokrát. Jestli je ve stavu zrodu jako atomový ???
Nadpis píše o kapalném vodíku:
"Nový materiál s nanopóry pojme veliké množství kapalného vodíku"
a ten kapalnit moc chtít nebude, pokud nebude 21 K.
Radši se už ničemu nedivit , když odborný server oenergetice.cz a Google nabízí
https://oenergetice.cz/vodik/vodik-nejlehci-prvek-nejvetsi-vyzva
" Kapalný vodík (teplota -253 °C, 33 K) "
Ano, píšou kapalný vodík 33 K. Myslel jsem nějak za vysokého tlaku, ale asi ne
https://www.proelektrotechniky.cz/elektromobilita/399.php
Tento server dokonce píše , že -253 °C je 33 K.
"Kapalný vodík (teplota –253 °C neboli 33 K)"
Re: Re: Re: Re: No neviem
Macko Pu1,2024-02-26 07:21:09
No tu je pekne vidiet ze nie je velmi velky rozdiel medzi open AI a copy&paste redaktorom. Bohuzial v skole potrebujeme aj dostat do hlavy encyklopedicke data, inak toto bude bezne.
Re: Re: Re: Re: No neviem
Ludvík Urban,2024-02-26 09:22:37
Mě ty internety ukazují jiné rozměry: 1.359 x 1.65 nm pro ten borohysrid hořčíku.
To je než 10x víc než píšete vy.
Ale pro mne to je španělská vesnice, jen guglím...
Re: Re: Re: Re: Re: No neviem
Florian Stanislav,2024-02-26 10:33:16
Asi ne, délky vazeb jsou řádově 10 na minus 10 m, většinou něco přes 0,1 nm.
Jednoduchá vazba mezi atomy uhlíku má délku 0,154 nm (1 nm = 10-9 m), to se píše naprosto všude.
Re: No neviem
Luděk Horáček,2024-02-25 17:49:39
Jen alespoň jeden odhad: Atom opravdu ale opravdu není nestlačitelná kulička a ani není možné nad ním uvažovat jako o "nestlačitelné kuličce".
Re: No neviem
Libor Hasek,2024-02-26 14:04:14
Ano, zní to jako zázrak, ale už to tu napsal Luděk Horáček, vodík nelze brát jako kuličky. Možná se to dá připustit pro vazbu H-H, ale pro vazby s jinými atomy hlavně záleží na sdílení valenčního elektronu. Výsledný objekt lze přirovnat třeba k bagetě, která se smrskla úměrně sdílení valenčního elektronu a další prostorové konfigurace. Názorný příklad:
1 l kapalného vodíku obsahuje 71 g, 1 l pevného vodíku obsahuje 86 g a 1 l vody v sobě má 111 g vodíku.
Vodík má schopnost se absorbovat do různých prostorový struktur docela efektivně nad úroveň kapalného vodíku, ale většinou to chce platinu, paladium a podobné prvky.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
